数控插补数控软件芯片的总线设计

　　开放式数控系统是数控系统的发展方向。 因为具有模块化、 可重构和可扩充的特点，可以很好适应高速发展的市场需要，自从20世纪80年代这一概念被提出，就一直成为生产自动化发展的前沿焦点。

　　基于数控软件 总线和软件芯片的数控系统是20世纪初由华中理工大学提出的关于开放式数控系统的一个新概念。 基本思想是在数控系统开发过程中，将应用程序框架与程序功能模块分离，分别定义模块和框架的标准化接口，实现各功能模块(软件芯片)的独立设计开发、 自由组装和即插即用。 由于每个功能模块都具有高度的功能独立性、 易移植性、 易组装性和易扩展性，可以大大提高软件模块的重用性和可靠性，提高数控系统的开发效率，降低开发成本，具有重要的实际意义。

　　插补是数控系统实现运动控制的核心，在加工过程中，依据加工程序，通过实时计算密化轨迹，输出各轴的进给分量，控制机床按照给定的速度，沿给定的轨迹运动。 由于数控加工的实时性和功能多样性-插补中的数据纷繁复杂，给数控系统的开发带来很多困难。

　　本文以数控软件 芯片理论为基础，通过对数控插补模块的功能、 数据进行细致分析，提出了使用总线管理插补中的数据的方法，并设计和构建了数控插补数控软件 芯片的总线结构，为数控插补软件芯片的开发提供了一种有效的方法。

1 数控插补数控软件 芯片的功能

　数控插补软件芯片的功能包括以下4个方面:

　　(1)输入输出和插补计算。 是数控插补软件芯片最基本的功能，指输入机床性能参数、 数控加工数控代码和控制信息，经过插补计算和信息处理，输出插补结果和各种实时的机床控制操作，如图1。

图1 数控插补输入输出关系示意图

　　以及被控对象的电气和机械惯性，机床的速度不能突变。 当加工速度发生变化时，数控插补需按照一定的速度-时间曲线，计算每个插补周期的速度和位移，实现自动升降速控制的功能。

　　(2)实时响应用户的控制指令。 机床加工过程中，操作人员可通过机床控制面板干预，如:暂停、启动、 倍率调整、 手轮修调等。 实时进行的插补计算，在用户指令发出后，必须能够立即随之调整。

　　(3)误差补偿。 包括反向间隙补偿和丝杠螺距误差补偿。 数控插补软件芯片具有误差补偿功能，在插补计算的同时处理系统误差，可极大地提高加工精度和工作效率。

2 数控插补的数据

　　要实现上述功能，数控插补软件芯片的程序中必须有足够的数据支持插补计算和信息处理。 下面分别从输入、 输出和内部计算这，个过程对数控插补中的数据进行分析。

　　(1)输入。 输入数据分为数控代码数据、 机床性能参数数据和加工过程中的控制命令数据，部分。数控代码数据通过读取数控文件获得. 机床性能参数，由用户通过图形界面输入系统. 加工过程中的控制操作，是指机床运行过程中，操作工人对机床进行的实时控制。

　　(2)输出。 输出数据是每个插补周期向外输出的插补计算结果，包括位置数据、 状态数据和控制操作，部分。 位置数据指示当前插补周期的位移情况;状态数据表明当前的加工运动状态;控制操作数据与机床的各个工作部件相对应，标示当前插补周期是否有操作，如果有操作，做什么动作。

　　(3)内部计算。 数控插补计算过程中的数据,除了输入、 输出，还要考虑计算过程各项功能实现所需数据。 例如:要有反向间隙补偿，程序中必须有变量记录每个插补周期各个轴的运动方向等等。